(57)【要約】【課題】露光中にＸ線取り出し窓を移動させる際に、Ｘ線取り出し窓を大きくしなくとも、所望の露光むらに抑えることができる技術の提供。【解決手段】Ｂｅ窓をＸＹ方向の２次元で移動可能にした上で、露光領域内の露光むらが最も小さくなるように露光中のＢｅ窓の移動を行う。これまで、直線状に移動させていたＢｅ窓を、Ｘ線光軸方向と直角をなす平面内で２次元方向に移動させることで、Ｂｅ窓のＸＹ平面の有限な領域を透過したＸ線をウエハ上の一点に到達させ、Ｂｅ膜厚むらを有限な領域内で平均化させる。【選択図】      図１
2005019863.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光光を照射して原版上のパターンを基板に露光する露光装置において、
前記露光光を発生させる光源ユニットと、
前記露光光により前記原版上のパターンを基板に露光する露光室と、
前記光源ユニットと露光室とを隔離すると共に、当該光源ユニットから露光室に光線を透過させる窓部が設けられた隔壁部材とを備え、
前記窓部を、前記光線の光軸と略直交する平面内において２次元方向に移動可能としたことを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記２次元方向を規定する１つの軸方向への移動は、所定の範囲での繰り返し移動であることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記２次元方向を規定する他の軸方向への移動は、階段状となることを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
【請求項４】
前記光線の波長をλ、前記窓部と基板との距離をＬとすると、前記他の軸方向への１回の移動量は√（λ＊Ｌ）以上とされることを特徴とする請求項３に記載の露光装置。
【請求項５】
前記光源ユニットの内部は、露光室とは異なる雰囲気とされ、前記Ｘ線を発生することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項６】
露光光を照射して原版上のパターンを基板に露光する露光方法において、
前記露光光を発生させる光源ユニットと、前記露光光により前記原版上のパターンを基板に露光する露光室とを隔離すると共に、当該光源ユニットから露光室に光線を透過させる窓部を、露光中において前記光線の光軸と略直交する平面内に２次元方向に移動させることを特徴とする露光方法。
【請求項７】
前記２次元方向を規定する１つの軸方向への移動は、所定の範囲での繰り返し移動であることを特徴とする請求項６に記載の露光方法。
【請求項８】
前記２次元方向を規定する他の軸方向への移動は、階段状となることを特徴とする請求項７に記載の露光方法。
【請求項９】
前記光線の波長をλ、前記窓部と基板との距離をＬとすると、前記他の軸方向への１回の移動量は√（λ＊Ｌ）以上とされることを特徴とする請求項８に記載の露光方法。
【請求項１０】
前記光源ユニットの内部は、露光室とは異なる雰囲気とされ、前記Ｘ線を発生することを特徴とする請求項６乃至９のいずれか１項に記載の露光方法。
【請求項１１】
内部が異なる雰囲気にされた第１室と第２室とを隔離すると共に、当該第１室から第２室に光線を透過させる窓部が設けられた隔壁部材であって、
前記窓部を、前記光線の光軸と略直交する平面内において２次元方向に移動可能としたことを特徴とする隔壁部材。
【請求項１２】
前記窓部は、特定の波長の光を透過または反射させるフィルター部材を有することを特徴とする請求項１１に記載の隔壁部材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、半導体製造のためにマスク等の原版上のパターンをウエハ等の基板へ投影露光する半導体露光技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｘ線を照射して原版（マスクやレチクル）上のパターンを基板（ウエハ）に露光するＸ線露光装置は、Ｘ線を発生させるＸ線ユニットと、原版や基板を保持してアライメントする露光室となる装置本体とがＢｅ製の厚さ数マイクロメートルのＸ線取り出し窓（以下、Ｂｅ窓ともいう。）により隔離されており、装置本体は減圧Ｈｅ雰囲気にされ、光源ユニット内部は真空に保たれている。Ｘ線ユニットは上記Ｘ線取り出し窓により真空雰囲気が壊されることはない。Ｂｅは、Ｘ線の透過率が高いが、Ｈｅは透過しないので、Ｘ線の取り出し窓として利用される。
【０００３】
上記Ｘ線露光装置において、露光量の均一性は重要な課題である。露光量は露光強度と露光時間の積で表される。そのため、ウエハ面における露光強度が均一または予定された強度分布をもって照射されなければならない。
【０００４】
しかし、ビームラインと露光室を分離するＸ線取り出し窓の厚さや材質の不均一性により露光強度の不均一性が生じている。これらの影響を避け、均一な露光強度を得る方法として、特許文献１には、Ｘ線取り出し窓であるＢｅが取り付けられた窓を振動させ、むらを平均化することが記載されている。
【０００５】
Ｘ線取り出し窓を振動させるということは、不規則に並んだＢｅの膜厚むらによるＸ線強度むらをその移動方向に平均化することであり、その移動距離に応じてＸ線強度むらが小さくなる。
【０００６】
図７は、Ｂｅの移動幅とウエハ面上の露光むらとの関係を模式的に示したものである。移動幅が１ｍｍ程度の場合、露光むらは２％であるが、１０ｍｍ程度Ｂｅ窓を走査すれば１％以内の露光むらに抑えられる。但し、５ｍｍ程度の振幅で、Ｂｅ窓を２回あるいは複数回振動させても、ウエハ面上の露光むらは軽減されない。それは、同じむらが複数回重ねられるだけで、移動速度を遅くしたのと同じであり、むらの低減にならないからである。そのため、実際の露光領域より移動距離分だけＢｅ窓を大きくする必要があり、その分Ｂｅ膜を厚くする必要があり、透過するＸ線強度が小さくなっていた。
【０００７】
【特許文献１】
特開昭６１−６５４３４号公報
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、所望の露光むらにするためにＸ線取り出し窓を移動させるので、その移動量分だけＸ線取り出し窓が大きくなっていた。そのため、Ｂｅ窓が大きくなった分だけ、Ｘ線取り出し窓のＢｅ膜の厚さを厚くする必要があり、その分Ｘ線強度を減衰させる要因となっていた。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされ、その目的は、露光中にＸ線取り出し窓を移動させる際に、Ｘ線取り出し窓を大きくしなくとも、所望の露光むらに抑えることができる技術を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る、露光光を照射して原版上のパターンを基板に露光する露光装置は、前記露光光を発生させる光源ユニットと、前記露光光により前記原版上のパターンを基板に露光する露光室と、前記光源ユニットと露光室とを隔離すると共に、当該光源ユニットから露光室に光線を透過させる窓部が設けられた隔壁部材とを備え、前記窓部を、前記光線の光軸と略直交する平面内において２次元方向に移動可能とした。
【００１０】
また、本発明に係る、露光光を照射して原版上のパターンを基板に露光する露光方法は、前記露光光を発生させる光源ユニットと、前記露光光により前記原版上のパターンを基板に露光する露光室とを隔離すると共に、当該光源ユニットから露光室に光線を透過させる窓部を、露光中において前記光線の光軸と略直交する平面内に２次元方向に移動させる。
【００１１】
また、上記露光装置又は露光方法において、前記２次元方向を規定する１つの軸方向への移動は、所定の範囲での繰り返し移動である。
【００１２】
また、上記露光装置又は露光方法において、前記２次元方向を規定する他の軸方向への移動は、階段状となる。
【００１３】
また、上記露光装置又は露光方法において、前記光線の波長をλ、前記窓部と基板との距離をＬとすると、前記他の軸方向への１回の移動量は√（λ＊Ｌ）以上とされる。
【００１４】
また、上記露光装置又は露光方法において、前記光源ユニットの内部は、露光室とは異なる雰囲気とされ、前記Ｘ線を発生する。
【００１５】
尚、本発明は、上記露光装置や露光方法に限られるものではなく、例えば、内部が異なる雰囲気にされた第１室と第２室とを隔離すると共に、当該第１室から第２室に光線を透過させる窓部が設けられ、前記窓部を、前記光線の光軸と略直交する平面内において２次元方向に移動可能とした隔壁部材として、様々な分野に適用可能である。
【００１６】
更に、光線が透過する光路にある特定の光のみを透過させるようなバンドパスフィルターのような透過膜または反射部材にも適応可能である。その場合、バンドパスフィルターは光路の途中にあればよく、バンドパスフィルターの両面で雰囲気が同じであってもよい。そして、バンドパスフィルターを前記光線の光軸と略直交する平面内において２次元方向に移動可能とした構造とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１８】
［本発明の概要］
本発明は、Ｂｅ窓をＸＹ方向の２次元で移動可能にした上で、露光領域内の露光むらが最も小さくなるように露光中のＢｅ窓の移動を行う。これまで、直線状に移動させていたＢｅ窓を、Ｘ線光軸方向と直角をなす平面内で２次元方向に移動させることで、Ｂｅ窓のＸＹ平面の有限な領域を透過したＸ線をウエハ上の一点に到達させ、Ｂｅ膜厚むらを有限な領域内で平均化させるものである。
【００１９】
図１に露光中のＢｅ窓の移動を示す。Ｂｅ窓の左下の座標の動きを見ると露光開始時に▲１▼（Ｘ０，Ｙ０）にあったＢｅ窓をＹ方向にΔＹ移動させて、座標▲２▼（Ｘ０，Ｙ１）に移動させる。次に、Ｘ方向にΔＸ移動させて、座標▲３▼（Ｘ１，Ｙ１）に移動させ、Ｙ方向に−ΔＹ移動させて、座標▲４▼（Ｘ１，Ｙ０）に移動させる。この場合、Ｙ方向の移動は所定のＹ方向の間隔を往復させ、Ｘ方向は一方向に移動させる。
【００２０】
Ｘ方向の１回の移動量は、Ｂｅ窓のむらによるＸ線強度むらが重ならない程度、即ち√（Ｌ＊λ）程度移動させれば良い。ここで、λは露光波長で、ＬはＸ線取り出し窓とウエハ間の距離を表す。通常の場合、２０〜５０μｍ以上移動させれば良い。このようにして、Ｘ方向にＮ回移動させた場合、Ｂｅ窓は、座標（Ｘｎ、Ｙ０）で露光が終了する。全てのＢｅ窓が重なった領域１０が露光で使用できる領域、即ち露光領域である。このとき、Ｂｅ窓の移動量は２＊Ｎ＊ΔＹとみなすことができる。
【００２１】
ウエハ上の露光むらが、Ｂｅ窓の移動量に依存することは上述した通りである。所定のウエハ上の露光むらから、Ｂｅ窓の移動量が、１０ｍｍ必要な場合、ΔＹ＝１ｍｍとして、Ｎ＝５が得られる。ΔＸ＝０．１ｍｍとすれば、Ｘ方向の全移動量は、０．５ｍｍとなる。この場合、Ｂｅ窓の大きさは、露光領域よりＸＹ方向にそれぞれ、１ｍｍ、０．５ｍｍ大きくなる。
【００２２】
従来の方法では、必要な露光むらにするためには、Ｘ方向は露光領域と同じであるが、Ｙ方向は露光領域より１０ｍｍ大きなＢｅ窓が必要であったが、本発明では露光領域とほとんど変わらない大きさのＢｅ窓で、同じ露光むらにすることができる。
【００２３】
［第１の実施形態］
図２に露光装置全体の概略図を示す。２２はＸ線で、２３と２４はＸ線ミラー、２５は超高真空に保たれたビームライン、２６はＨｅ雰囲気で満たされた露光室で、２１のＢｅ窓ポートによって超高真空のビームライン２５に対して隔離されている。２７はマスク、２８はウエハである。Ｘ線２２は、２枚のミラー２３と２４によって集光拡大され、Ｂｅ窓ポート２１を通ってＸ線マスク２７のパターンをウエハ２８に露光転写する。
【００２４】
２１のＢｅ窓ポートは、図３に示すように、Ｂｅ膜１とＢｅ膜１を取り付けたフランジ２とフランジ２を取り付けたフレキシブルなベローズ３、及びフランジ２を駆動する駆動装置４を有する。
【００２５】
図４に示すように、Ｂｅ膜１はフランジ２に取り付けられている。フランジ２は両側がベローズ３に取り付けられているためにＸＹ方向自由に動くことができる。駆動装置４は、フランジ２をＸＹ方向に動かすことが可能である。
【００２６】
露光開始とともに、図１で説明したＢｅ窓の移動が駆動装置４によってなされる。図５（ａ）に露光開始からのＢｅ窓の座標をタイムチャートとして示し、図５（ｂ）にＢｅ窓の動きを示す。先ず、座標（ｘ０，ｙ０）にあったＢｅ窓が時刻ｔ０で露光が開始されると、Ｂｅ窓がＸ方向停止のままＹ方向に移動され時刻ｔ１に座標ｙ１に達したらＹ方向の移動が停止される。次に、Ｙ方向停止のままＸ方向に移動され時刻ｔ２に座標ｘ１に達したら、Ｘ方向が停止される。次に、Ｙ方向は今までと逆向きに移動され、時刻ｔ３に座標ｙ０に達したらＹ方向の移動が停止され、露光終了時刻ｔ２ｎ＋１に、座標（ｘｎ，ｙ０）に到達し、露光が終了する。
【００２７】
これにより、Ｂｅ窓の膜厚むらによって生じるウエハ面上のＸ線強度分布が均一化され、露光量の均一化が達成される。
【００２８】
［第２の実施形態］
上記第１の実施形態では、Ｂｅ窓を図５（ｂ）に示す様に矩形状に移動させたが、図６（ｂ）に示す鋸波状に移動させてもよい。この場合のＢｅ窓の座標のタイムチャートは、図６（ａ）となる。
【００２９】
Ｙ方向の折り返し地点、即ち、Ｙ座標がｙ０やｙ１付近で、特定の強度むらが一致位置に転写されている時間が長くなるのを避けるため、Ｙ座標がｙ０やｙ１付近の滞留時間を短くしたり、Ｘ方向の移動速度を速くしてもよい。
【００３０】
このように、Ｂｅ窓の２次元の動きは、同時にＸＹ軸が駆動されても、Ｘ軸とＹ軸を交互に駆動されてもよいし、ＸＹ軸が直交座標である必要はない。
【００３１】
さらに、Ｙ軸の移動が常に同じ値だけ移動する必要はなく、移動量が露光中に変化しても良い。これは、２次元のうち１軸が一定の座標内で繰り返し移動すればよい。
【００３２】
さらに、本実施形態ではＸ線露光装置の適用例を説明したが、ＳＲ（シンクロトロン放射光）露光装置やプラズマ線源を用いた露光装置のＢｅ窓に適応できることはもちろんである。また、Ｂｅ窓のほか、有機膜やダイヤモンド膜等を用いた露光装置でもよい。更に、本発明は、半導体製造に関する技術分野に限られるものではことは言うまでもない。
【００３３】
［製造プロセス］
次に、上記の露光装置を利用した半導体デバイスの製造プロセスを説明する。
【００３４】
図８は半導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローを示す。ステップＳ１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行なう。ステップＳ２（マスク作製）では設計した回路パターンに基づいてマスクを作製する。一方、ステップＳ３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップＳ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記のマスクとウエハを用いて、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップＳ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップＳ４によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の組み立て工程を含む。ステップＳ６（検査）ではステップＳ５で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行なう。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これを出荷（ステップＳ７）する。
【００３５】
図９は上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す。ステップＳ１１（酸化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップＳ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁膜を成膜する。ステップＳ１３（電極形成）ではウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップＳ１４（イオン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップＳ１５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステップＳ１６（露光）では上記の露光装置によって回路パターンをウエハに転写する。ステップＳ１７（現像）では露光したウエハを現像する。ステップＳ１８（エッチング）では現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップＳ１９（レジスト剥離）ではエッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行なうことによって、ウエハ上に多重に回路パターンを形成する。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、所定の露光強度の均一性を得るために必要なＢｅ窓の移動量にＢｅ窓の大きさを加えたサイズより、小さいサイズのＢｅ窓で、所定の強度の均一性を得ることができる。そのため、次の効果がある。
（１）Ｂｅ窓を薄くすることができるため、ウエハ面上の露光強度を増加させることができる。
（２）通常の大きさのＢｅ膜を作製し、そのうち膜厚が均一な部分を切り出せば良いので、歩留まりが上がり、コストの削減になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施形態のＸ線取り出し窓の動きを示した図である。
【図２】本発明に係る実施形態のＸ線露光装置全体を示す概略図である。
【図３】本発明に係る実施形態のＸ線取り出し窓を示す図である。
【図４】本発明に係る実施形態のＸ線取り出し窓を示す図である。
【図５】本発明に係る第１の実施形態のＢｅ窓の動きを示すタイムチャートである。
【図６】本発明に係る第２の実施形態のＢｅ窓の動きを示すタイムチャートである。
【図７】Ｂｅ窓の移動量と露光むらとの関係を示した図である。
【図８】半導体デバイスの全体的な製造プロセスを示すフローチャートである。
【図９】図８のウエハプロセスの詳細を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  Ｂｅ膜
２  フランジ
３  ベローズ
４  駆動装置
２１  Ｂｅ窓ポート
２２  Ｘ線
２３，２４Ｘ線ミラー
２５  超高真空に保たれたビームライン
２６  露光室
２７  マスク
２８  ウエハ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2005019863.tif 000009
【図８】
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【図９】
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